Sind die Bedingung für die menschliche Existenz auf den Mars ...

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FACHARBEIT
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Sind die Bedingungen für die menschliche Existenz auf dem Mars
gegeben?
Physik
…
…
…
…
Bewertung:
............................................................
Unterschrift des Begleitlehrers

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Inhaltsverzeichnis
Vorwort ........................................................................................................... 3
1 Was der Mensch zum Leben braucht .............................................................. 4
1.1 Eine geeignete Atmosphäre ............................................................................. 4
1.2 Wasserversorgung ........................................................................................... 8
1.3 Nahrungsversorgung ....................................................................................... 9
2 Was der Mensch auf dem Mars vorfindet ....................................................... 12
2.1 Marsatmosphäre .............................................................................................. 12
2.2 Eis- und Wasservorkommen ........................................................................... 14
2.3 Marsboden ....................................................................................................... 15
3 Möglichkeiten der Marsbesiedelung ............................................................... 17
3.1 Terraforming ................................................................................................... 17
3.2 Paraterraforming ............................................................................................. 20
4 Schlussgedanken ............................................................................................. 21
Glossar ............................................................................................................ 21
Literatur- und Quellenverzeichnis .................................................................. 25
Erklärung ........................................................................................................ 27

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Vorwort
Die Idee, einen anderen Planeten zu besiedeln, fasziniert die Menschheit seit längerer Zeit.
Und auch ich bin durch den Einfluss von Science-Fiction-Romanen davon begeistert. Doch ist
eine Marskolonisierung überhaupt möglich? Die einzigen für uns erreichbaren erdähnlichen
Planeten sind Merkur, Venus und Mars. Merkur kommt für eine Besiedelung nicht in Frage,
da er viel zu nah an der Sonne ist und somit die Temperaturen viel zu hoch sind. Außerdem
besitzt er keine Atmosphäre. Leben wäre auf ihm nicht möglich. Auch die Venus scheidet
aus, da ihre Atmosphäre so dicht ist, dass der Atmosphärendruck über 90mal höher ist als auf
der Erde und der Treibhauseffekt für Temperaturen über 400 °C sorgt. Selbst Sonden können
auf ihrer Oberfläche nur kurze Zeit existieren.
Bleibt nur noch der Mars.
Dieser liegt am Rande der
habitablen Zone* unserer
Sonne und eine Reise zu
ihm würde nur ca. ein
halbes Jahr dauern. Seit
1964 werden
Weltraumsonden zu ihm
geschickt. Und so ist der
rote Planet, abgesehen von
Q1: Die habitable Zone der Sonne Erde und Mond, der am
besten erforschte Himmelskörper des Sonnensystems. Einige seiner Eigenschaften, auf die ich
in meiner Facharbeit noch eingehen werde, bieten Stoff für Überlegungen, Spekulationen,
Visionen und Ideen für eine Marsbesiedelung. Doch wie realistisch ist es, dass eines Tages
Menschen auf dem Mars wie auf einer „zweiten Erde“ leben und sich eine autarke Gesellschaft
aufbauen können? Sind die Bedingungen für eine menschliche Existenz auf dem Mars
gegeben? Dieser Frage will ich in meiner Facharbeit wissenschaftlich auf den Grund gehen.
Als erstes ist es wichtig herauszufinden, was der Mensch zum Leben braucht. Es werden die
vielfältigen Eigenschaften einer geeigneten Atmosphäre, die Wasserzufuhr, sowie die
Energieaufnahme durch Nahrung erörtert. Des weiteren beschäftige ich mich damit, ob es
Wasser auf dem Mars gibt, inwieweit seine Atmosphäre lebensfreundlich ist, und wie sein

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Boden für Bepflanzung geeignet ist. Es ist natürlich klar, dass der Mensch unter den
Bedingungen, wie sie heute auf dem Mars existieren, nicht ohne weiteres überleben kann.
Deshalb wird sich der dritte Schwerpunkt mit Lösungsvorschlägen und Hypothesen der
Marsbesiedelung, wie Terraforming und Paraterraforming, beschäftigen.
Für meine Recherche greife ich auf Fachliteratur aus den Bereichen Physik, Astronomie und
Chemie, sowie auf ausgewählte Artikel aus dem Internet zurück. Problemstellungen erörtere
ich mit meinen Fachlehrern. Aus den gesammelten Fakten ziehe ich logische Schlüsse und
fasse diese in einem Fazit zusammen.
* Die im Text fett hervorgehobenen Begriffe werden im Glossar am Ende dieser Arbeit
erklärt.

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1. Was der Mensch zum Leben braucht
1.1 Eine geeignete Atmosphäre
Eine Atmosphäre ist unerlässlich für das Leben auf einem Planeten. Ohne sie gäbe es keine
Wettervorgänge, die Sonnenstrahlung bliebe ungefiltert, Meteoriten würden nicht durch
Reibung zu so genannten Sternschnuppen verglühen, sondern auf der Planetenoberfläche
unzählige Krater hinterlassen, es gäbe keine Luft zum Atmen, die Temperaturen würden
extrem schwanken und hätten sehr niedrige Werte und der Bodendruck wäre viel zu niedrig.
Doch wie muss die Atmosphäre eines Planeten beschaffen sein, damit auf ihm Leben, wie wir
es kennen, möglich ist? Um diese Frage zu erörtern ist es hilfreich, sich näher mit unserer
Erdatmosphäre zu beschäftigen, denn in ihr existiert Leben.
Unsere Atmosphäre wird in mehrere Abschnitte unterteilt. Der Mensch lebt in der
Troposphäre. In ihr spielen sich die Wetterprozesse ab, weshalb sie auch Wetterzone genannt
wird. Sie beginnt auf dem Erdboden und wird durch die Tropopause in einer variierenden
Höhe von 7 km an den
Polen und 17 km in den
Tropen begrenzt. Die
Troposphäre besitzt den
größten Masseanteil der
Atmosphäre (75-90%).
Darüber liegt die
Stratosphäre, in ihr befindet
sich die Ozonschicht,
welche in einer Höhe von
50 km wiederum von der
Stratopause begrenzt wird.
Q2: Der Temperaturverlauf der Erdatmosphäre Die dritte Schicht nennt
man Mesosphäre (griech. meso = mittel), die in einer Höhe von 80-85 km mit der Mesopause
endet. Darüber befindet sich die Thermosphäre, die sich mehr als 600 km über der
Meereshöhe erstrecken kann. Die oberste Zone ist die Exosphäre, die in einer Höhe von 500-
1000 km beginnt und bei etwa 10 000 km ohne einheitlich festgelegte Grenze ins Weltall

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übergeht. Diese Unterteilung wurde aufgrund des Temperaturverlaufs getroffen, welcher im
Diagramm veranschaulicht wird. Die Biosphäre, in der Leben existieren kann, besteht bis in
eine Höhe von 20 km.
Die Strahlung der Sonne umfasst ein breites Spektrum an elektromagnetischen Wellen.
Unsere Atmosphäre absorbiert diese Sonnenstrahlung zu etwa 20 bis 40 Prozent. So schützt
sie uns vor sehr gesundheitsschädlichen Strahlungen:
Röntgenstrahlung wirkt
ionisierend, das heißt
Elektronen können aus
Atomen oder Molekülen
entfernt werden, so dass
positive Ionen oder
Molekülreste übrig
bleiben. Wirkt nun diese
Strahlung auf einen
lebenden Organismus ein,
so kann dies Krankheiten
auslösen wie zum
Beispiel die Entstehung
von Tumoren. Außerdem
Q3: Das Spektrum elektromagnetischer Wellen kann es zu
Veränderungen des genetischen Erbmaterials kommen. Die Ionosphäre, die einen Teil der
Meso- und der Thermosphäre darstellt, reflektiert Röntgen-, Radio- und auch harte UV-
Strahlung. Die in den polaren Regionen sichtbaren Nordlichter sind Folgen der
Strahlungsreflexionen. Die Strahlungen dienen als Katalysatoren für den Ionisationsvorgang.
Dabei werden die vorhandenen Gasmoleküle in Kationen umgewandelt. Deshalb hat die
Ionosphäre einen sehr großen Ionengehalt und bekam so ihren Namen.
Ultraviolettes Licht ist für den Menschen sehr gefährlich, da es zu Sonnenbrand, Hautkrebs,
Erblindung und Grauem Star führen kann. Die Ozonschicht absorbiert UVC-Strahlung und
filtert UVB- und UVA-Strahlung. Das geschieht durch eine fortlaufende chemische
Reaktion, bei der UV-Licht wiederum als Katalysator fungiert, um aus drei Sauerstoffteilchen

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(O 2 ) zwei Ozonmoleküle (O 3 ) entstehen zu lassen (3 O 2 -> 2 O 3 ). Dabei wird die
Strahlungsenergie der Photonen in chemische Energie umgewandelt, die Ozonbildung
bewirkt, und so kommt es zur Absorption. Der Energiebetrag der Photonen lässt sich durch
die Gleichung E phot = h . f errechnen. Die PLANCK-Konstante h beträgt 6,626 069 . 10 -34 J . s,
f ist die Frequenz des jeweiligen Lichtes. Beim Ozonverfall wird Energie wieder freigesetzt,
welche dann wieder zur Ozonbildung beiträgt (2 O 3 -> 3 O 2 ).
Die Atmosphäre gewährleistet weiterhin, dass wir Luft zum Atmen haben. Luft ist ein
Stoffgemisch aus vielen Gasen. Es besteht aus drei Hauptbestandteilen: Stickstoff, Sauerstoff
und Argon, sowie einer Reihe von Spurenelementen wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid und
Wasserstoff. Hier eine Übersicht über die Zusammensetzung trockener Luft:
Gas Volumenanteil in % Partialdruck in mbar (hPa)
Luft 100,00 1013,25
Stickstoff 78,090 791,25
Sauerstoff 20,950 212,28
Argon 0,927 9,39
Kohlendioxid 0,039 0,39
Q4: Hauptbestandteile trockener Luft in Meereshöhe
Die wichtigsten Luftbestandteile und ihre Funktion werden nun aufgezeigt:
Q5: Der Stickstoffkreislauf
Stickstoff, der mehr als
75 % der Luft ausmacht,
ist ein
lebensnotwendiges
Element, da er ein
wesentlicher Bestandteil
von Eiweißen und somit
in DNA und
Aminosäuren vorhanden
ist. Jedoch können ihn
nur bestimmte
Mikroorganismen wie

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Cyano- oder Knöllchenbakterien aus der Luft aufnehmen. Durch Symbiose mit solchen
Organismen gelingt es auch einigen Pflanzen, die den Stickstoff zum Wachstum brauchen,
das Element aufzunehmen. Andere Organismen sind auf den sogenannten Stickstoffkreislauf
angewiesen, in dessen Verlauf er aufgenommen wird. Stickstoff dient als Puffergas. Es
verhindert Giftwirkungen und spontane Verbrennungen durch Sauerstoff bzw.
Kohlenstoffdioxid.
Sauerstoff entsteht durch Photosynthese und wird für chemische Verbrennungsvorgänge und
die biologische Atmung benötigt. Außerdem ist er an vielen Korrosionsvorgängen, wie zum
Beispiel der Oxidation von Metallen, beteiligt. Ohne Sauerstoff gäbe es keine Ozonschicht.
Er ist ein nicht wegzudenkender Bestandteil bei der Energiegewinnung von Lebewesen, kann
aber auch giftig wirken. Beispielsweise wird beim sogenannten Paul-Bert-Effekt das
Zentralnervensystem angegriffen, was zu epilepsieähnlichen Krämpfen führen kann. Grund
dafür ist ein zu hoher Sauerstoff-Teildruck ab 1,7 bar, das entspricht in etwa einem Luftdruck
von 8,1 bar. Auch wenn reiner Sauerstoff zu lange eingeatmet wird, können die
Lungenbläschen anschwellen und so in ihrer natürlichen Funktion behindert werden. Das
nennt man den Lorrain-Smith-Effekt. Der niedrigste O 2 –Partialdruck, den der Mensch noch
verkraften kann, liegt bei 130 mbar. Durch Brandgefahr liegt die Obergrenze bei 300 mbar.
Da Argon, wie auch andere Edelgase, sehr reaktionsträge ist, kommt ihm auch keine
biologische Bedeutung zu. Jedoch wirkt es bei hohen Konzentrationen erstickend.
Kohlenstoffdioxid wird neben Wasser als Reaktionspartner und Licht als Katalysator für die
Photosynthese gebraucht:
6 CO 2 + 6 H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Es entstehen Kohlenhydrate und als Nebenprodukt Sauerstoff. Kohlenstoffdioxid wirkt also
maßgeblich an der Produktion von Sauerstoff und pflanzlichen Kohlenhydraten mit. Er
entsteht bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen unter Vorhandensein von
ausreichend Sauerstoff. Außerdem ist er ein Produkt der Zellatmung von Organismen.
Kohlenstoffdioxid absorbiert einen Teil der Infrarotstrahlung, die Bestandteil der
Wärmestrahlung ist, lässt jedoch kurzwelliges Licht, zum Beispiel UV-Strahlung, durch.
Dieser Umstand macht es zu einem sogenannten Treibhausgas. Als ein solches hat es einen
Anteil am Treibhauseffekt. Ab einem Teildruck von 10 mbar wirkt das CO 2 für Tiere und
Menschen giftig.

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Der Wasserdampfgehalt bestimmt die Luftfeuchtigkeit und kann somit in seinen Anteilen
variieren. Er besitzt nur 62,5% des Luftgewichtes, ist also leichter und steigt dadurch in
Höhen, in der die dort herrschenden Temperaturen ihn zu Wassertropfen kondensieren lassen.
Diese sind dann als Wolken am Himmel zu sehen. Oberhalb davon, das heißt vor allem in der
Stratosphäre und in den darüber liegenden Schichten, ist der Wasserdampfanteil in der
Atmosphäre sehr gering. Darum beträgt sein Gehalt im Mittel in der gesamten Atmosphäre
nur 0,4%. Wasserdampf hat den größten Anteil am natürlichen Treibhauseffekt.
Die sogenannten Treibhausgase, zu nennen sind Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid, sowie
andere Spurenelemente in der Atmosphäre, sind dafür verantwortlich, dass die
Oberflächentemperatur der Erde bei
ca. +15 °C liegt und somit
lebensfreundlich ist. Das nennt man
den Treibhauseffekt. Gäbe es diesen
nicht, würden auf der Erde im
Durchschnitt -18°C herrschen, da die
Temperaturen lediglich von der
Intensität der Sonnenenergie und der
Q6: Liste der natürlichen Treibhausgase der Erde vom Boden emittierten
Wärmestrahlung abhingen. Die eben genannten atmosphärischen Gase aber absorbieren und
speichern Teile der Sonnenstrahlung, wie Infrarotlicht, was einen Temperaturanstieg in der
Umgebung zur Folge hat. Sie geben also selbst Wärme ab. Diese zusätzliche
Wärmestrahlung, die am Erdboden ankommt,
ist im Betrag größer als die der Sonne. Die
Planetenoberfläche erwärmt sich und gibt
ihrerseits wieder thermische Energie ab. Diese
Strahlung wird von den Treibhausgasen
ebenfalls zum Teil absorbiert und wieder zum
Boden zurückgeschickt. Sie gelangt also nur
teilweise wieder in den interstellaren Raum.
Aber warum wird es dann auf natürliche
Q7: Der Treibhauseffekt

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Weise auf der Erde nicht immer heißer und heißer, wenn einerseits Wärmestrahlung zu jeder
Zeit in unsere Atmosphäre gerät, jedoch nur ein Teil von ihr wieder abgestrahlt wird? Der
Grund ist das atmosphärische Strahlungsfenster: Bei wolkenloser Atmosphäre kann Strahlung
mit der Wellenlänge von 10µm ins All entweichen. Seit der industriellen Revolution erwärmt
sich die Atmosphäre dennoch immer weiter. Schuld daran ist der anthropogene
Treibhauseffekt. Natürlich vorhandene Treibhausgase werden durch neue Stoffe,
beispielsweise Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), vom Menschen ergänzt. Außerdem
nimmt durch die Industrie und Landwirtschaft die Konzentration der langlebigen
Treibhausgase zu: bei Kohlenstoffdioxid um ca. 30%, bei Distickstoffoxid um etwa 10% und
bei Methan sogar um 120%. Diese Klimaerwärmung hat Auswirkungen, die bisher nicht
überschaubar sind. Ein schon sichtbarer Effekt ist beispielsweise das Schmelzen der
Polkappen.
Unsere Atmosphäre besitzt ein Masse von rund 5 . 10 15 Tonnen. Das bedeutet, dass pro
Quadratmeter 10.000 Tonnen auf die Erdoberfläche wirken. Der atmosphärische Normdruck
über dem Meeresspiegel beträgt 101 325 Pa oder 1,013 25 bar. Der Mensch ist diesen Druck
gewohnt. Er kann jedoch auch variierende Größen ertragen und ist anpassungsfähig. Die
Obergrenze liegt bei ca. 5000 hPa, die Untergrenze bei ca. 500 hPa. Der Luftdruck an einem
bestimmten Punkt ist abhängig von der Masse der Luftsäule, die darauf wirkt. Das hat zur
Folge, dass, wenn man beispielsweise einen Berg besteigt, der Druck abnimmt, da man einen
Teil der Luftmassen hinter sich lässt und diese somit keinen Druck mehr ausüben können. Er
nimmt hingegen zu, wenn man sich in niedrigere Lagen begibt, da nun noch mehr Masse auf
den Menschen wirkt.
Auch wenn der Mensch vergleichsweise kleine variierende Größen aushalten kann, sollte eine
Atmosphäre, in der er überleben kann, in Zusammensetzung, Gewicht, Partialdruck und
Gesamtdruck sich nicht erheblich von der Erdatmosphäre unterscheiden. Zu großer
Außendruck führt irgendwann dazu, dass ein Körper, egal welcher Art, im Zuge des
Druckausgleichs in sich zusammenfällt, also implodiert. Zu niedriger Außendruck führt
irgendwann dazu, dass ein Druckausgleich nach außen hin passiert und der Körper explodiert.
Auch der Partialdruck sollte sich nicht entscheidend verändern, denn wie wir bereits wissen,
kann Sauerstoff ab rund 1,5 bar Vergiftungen hervorrufen. Auch wirkt Stickstoff ab einem
Gasteildruck von 3,2 bar narkotisch. Hier die Grenzen der Bewohnbarkeit:

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Parameter Grenzen Bemerkungen
Globale Temperatur 0–30 °C Erdtemperatur 15 °C
Nur Pflanzen
Gesamtdruck > 10 hPa Wasserdampfdruck + O 2 , N 2 , CO 2
Kohlendioxid
> 0,15 hPa
Untergrenze der Photosynthese;
keine klare Obergrenze
Stickstoff > 1–10 hPa Stickstofffixierung
Sauerstoff > 1 hPa Pflanzliche Atmung
Menschen
Gesamtdruck reines O 2 > 250 hPa Wasserdampfdruck in der Lunge
Normales Luftgemisch
> 500 hPa
Obergrenze in Gebirgen
< 5.000 hPa
Stickstoffnarkose
Kohlendioxid < 10 hPa Begrenzt durch CO 2 -Vergiftung
Stickstoff > 300 hPa Pufferwirkung
Sauerstoff
> 130 hPa
Untergrenze durch Atemnot
< 300 hPa
Obergrenze durch Brandgefahr
Q8: Die Grenzen der Bewohnbarkeit für Pflanzen und Lebewesen nach Mckay
Will man also erreichen, dass Leben, wie wir es von der Erde kennen, auf der Marsoberfläche
bestehen kann, ist es zwingend notwendig, dass eine erdähnliche Atmosphäre vorhanden ist,
die die in der Tabelle aufgeführten Vorraussetzungen erfüllt.
1.2. Wasserversorgung
Die Evolutionstheorie geht davon aus, dass das Leben im Wasser entstanden ist. Fast überall
wird es gebraucht: als Zellbestandteil, zum Transport von Wärme, Nährstoffen, Botenstoffen
und Abbauprodukten innerhalb von Organismen, für Stoffwechselvorgänge wie
Photosynthese, Fettabbau, Eiweißabbau und so weiter. Der menschliche Körper besteht zu ca.
63 % aus Wasser. Es befindet sich in den Gefäßen, in und zwischen den Zellen. Jedoch
scheidet der Mensch zu jeder Zeit Wasser aus, sei es durch Transpiration, Urin, Stuhlgang
oder Atmung. Um eine Dehydratation zu vermeiden, muss er jeden Tag abhängig von seiner
körperlichen Verfassung, Körpermasse, Aktivität und dem ihm umgebenden Klima genügend
Wasser zu sich nehmen. Die WHO gibt für einen 60 kg schweren Erwachsenen einen
Tagesbedarf von etwa 2 Liter Wasser an, jedoch schwanken die Zahlen, wie viel Flüssigkeit
der Mensch wirklich braucht. Nun ist hier jedoch keinesfalls die Rede von destilliertem H 2 O.
Trinkwasser sollte immer Spuren von Mineralstoffen, wie beispielsweise Calcium-, Sulfat-,
Hydrogencarbonat-, Sulfat- und Magnesium-Ionen enthalten. Diese in Wasser gelösten in
Kat- und Anionen dissoziierten Salze (Elektrolyte) sind sehr wichtig für den menschlichen

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Körper. Sie werden zum Beispiel bei der Regulierung des osmotischen Drucks außerhalb der
Zelle oder bei Muskelfunktionen gebraucht. Elektrolyte sind Bestandteile des Zytoplasmas.
Ohne Wasser würde das gesamte Ökosystem der Erde kollabieren, da unter anderem auch
Meere und Flüsse in ihm eine wichtige Rolle spielen. Beispielsweise sind in Salz- und
Süßgewässern Algen für einen sehr hohen Anteil an der Sauerstoffproduktion verantwortlich.
Auch könnten Pflanzen, welche als direkte und indirekte Nahrungsgrundlage aller lebenden
Organismen dienen, ohne Wasser, zum Beispiel in Form von Regen, nicht wachsen.
Auch wenn seine natürliche lebenserhaltende und -ermöglichende Rolle zweifelsohne die
wichtigste ist, wird Wasser außerdem in anderen Bereichen gebraucht:
Um der Bildung von Krankheitserregern
sowie unangenehmen Gerüchen
entgegenzuwirken, wird Wasser in
Verbindung mit Reinigungsmitteln für
die Säuberung von Kleidung, Toilette,
Geschirr, Wohnung und Körper genutzt.
Nebenstehend ein Überblick, wie viel
H 2 O ein Mensch pro Tag in seinem
Haushalt verbraucht.
Wasser wird auch in der Industrie, als
Antrieb für Dampfmaschinen und –
turbinen, als Kühlmittel und in der
Landwirtschaft zur Bewässerung von
Feldern und Äckern genutzt. Außerdem
ist es ein Medium regenerativer
Q9: Haushaltswasserverbrauch der Länder Energien (Gezeiten- und
Wasserkraftwerke).
Um menschliche Existenz auf dem Mars zu gewährleisten, ist es also unausweichlich, dass
genügend Wasser vorhanden ist.

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1.3. Nahrungsversorgung
Der durchschnittliche Europäer nimmt am Tag drei Mahlzeiten zu sich. Wenn er nicht essen
würde, würde er an einer Reihe von Mangelerscheinungen leiden und schließlich verhungern.
Das liegt daran, dass Nahrung aus lebensnotwendigen Stoffen besteht, die uns mit Energie
versorgen. Diese Nahrungsbestandteile werden in zwei Gruppen unterteilt: Nährstoffe, zu
denen Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße zählen, und Zusatzstoffe, zu denen Vitamine, Salze,
Mineralstoffe, Ballaststoffe, sekundäre Pflanzenstoffe, Spurenelemente und Wasser gehören.
Mit diesen Stoffen werde ich mich nun etwas näher beschäftigen. Dem Wasser ist ein eigenes
Kapitel gewidmet, da es auch in außerbiologischen Bereichen eine Rolle spielt.
Kohlenhydrate sind Zucker, die in Mono-, Di- und Polysaccharide unterteilt werden. Zu den
Monosacchariden zählen Fructose und Glucose. Sie sind das Endprodukt der Photosynthese
und haben die Formel C 6 H 12 O 6 .
Maltose, Saccharose, Lactose und andere gehören zu den Disacchariden.
Polysaccharide sind Makromoleküle in Form von pflanzlicher und tierischer Stärke.
Diese Zuckerarten dienen als Energielieferanten für unseren Körper und sind in Getreide,
Getreideprodukten, Obst, Milch, Hülsenfrüchten und Kartoffeln enthalten. Das
Bauchspeicheldrüsenhormon Insulin wandelt den Zucker in Glykogen um, welches dann in
der Leber und den Muskelzellen gespeichert wird. Überschüssige Energie, das heißt Energie,
die nicht mehr gebraucht wird, wird als Fett gespeichert. Kohlenhydrate besitzen einen
Energiegehalt von 4 kcal/g. Die Energiezufuhr des Körpers sollte zu 55-60 % von ihnen
herrühren.
Auch Fette, Triacylglycerine, die den Lipiden zugeordnet werden, dienen als
Energielieferanten oder werden als Reserven im Körper abgespeichert. Sie besitzen mit 9,3
kcal/g unter den Nährstoffen den größten Energiegehalt. Fette sind Ester aus dem Alkohol
Glycerin (1,2,3-Propantriol) und drei Fettsäuren. Man unterteilt Fettsäuren in gesättigte, die
wenig reaktionsfreudig und damit schwer verwertbar, und ungesättigte, die reaktionsfreudiger
und besser abbaubar sind. Es gibt einfach-, zweifach- und mehrfach ungesättigte Fettsäuren.
Der menschliche Körper kann bestimmte Fettsäuren nicht selbst produzieren und ist daher
auf die Zufuhr durch Nahrung angewiesen. Fette sollten allerdings nicht mehr als 25-30 % der
Tageskalorienaufnahme ausmachen. Der Körper benötigt sie für die Vitaminaufnahme,
außerdem übernehmen Fettreserven eine Schutz- und Wärmefunktion. Vom Tier stammende

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Fette, die sich durch einen hohen Anteil an gesättigten Fettsäuren und Cholesterin
auszeichnen, sind vor allem in Fleisch, Wurstwaren, Milch, Milchprodukten, Butter und
Schmalz enthalten. Pflanzliche Fette, die vor allem ungesättigte Fettsäuren beinhalten, sind
beispielweise in Margarine, Lein-, Oliven- und Rapsöl, aber auch in Sonnenblumenkernen,
Sojabohnen oder Erdnüssen enthalten.
Eiweiße, auch Proteine genannt, haben einen Energiegehalt von 4,2 kcal/g. Sie sollten 10-
15% der Nährstoffzufuhr des Menschen ausmachen. Proteine enthalten im Gegensatz zu den
Fetten und Kohlenhydraten nicht nur Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffteilchen,
sondern bestehen auch aus Stickstoff und Schwefel. Sie sind Makromoleküle, welche aus
durch Peptidbindungen verbundenen Aminosäuren bestehen. Die Eiweiße sind wichtige
Bestandteile der Zellen mit nicht wegzudenkenden Funktionen wie Stofftransport oder
Katalysatorwirkungen für chemische Prozesse. Sie erfüllen praktisch in allen Körperbereichen
wichtige Aufgaben, beispielsweise bestehen Enzyme und Hormone aus Eiweißen. Außerdem
kann bei Eiweißmangel die frühkindliche Entwicklung Schaden nehmen und das
Immunsystem geschwächt werden. So besteht der menschliche Körper zwar zu 15-20% aus
Eiweißen, kann jedoch bestimmte essentielle Aminosäuren nicht selber produzieren. Deshalb
ist er auf die Zufuhr durch Nahrung angewiesen. Dabei entspricht die Menge der
aufgenommenen Proteine keineswegs der der daraus umgewandelten verwertbaren Eiweiße.
Die Nahrungsproteine werden im Darm durch Enzyme in die einzelnen Aminosäuren zerlegt.
Diese werden dann in anderer Reihenfolge zu körpereigenen Eiweißen wieder
zusammengesetzt. Daraus folgt, dass ein Nahrungsprotein für den Körper wertvoller ist, wenn
seine Aminosäureanordnung dem des Körpers ähnlicher ist. So haben aus tierischen Quellen
stammende Eiweiße eine höhere biologische Wertigkeit als die pflanzlichen Ursprungs.
Auch Zusatzstoffe, unter anderem Vitamine, Mineral- und Ballaststoffe, haben eine
lebenswichtige Bedeutung, die ich im folgenden kurz darstellen werde:
Vitamine liefern keine Energie, sind jedoch wichtig für viele Stoffwechselvorgänge. Der
menschliche Körper ist nur unzureichend in der Lage, sie zu synthetisieren. Man
unterscheidet in fett- und wasserlösliche Vitamine. Erstere werden über das Nahrungsfett
aufgenommen. Da Überschüsse gespeichert werden, kommt der Körper eine zeitlang auch mit
einer geringen Zufuhr aus. Hydrophile Vitamine können nur in sehr kleinen Mengen
gespeichert und müssen somit regelmäßig dem Körper zugeführt werden. Vitamine kommen

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sowohl in Früchten als auch in tierischen Produkten vor. Mangelerscheinungen können
beispielsweise bei Knappheit von Vitamin C Skorbut oder bei Mangel von Vitamin B1
Beriberi sein.
Der Körper kann Mineralstoffe ebenfalls nicht selbst herstellen. Diese anorganischen
Nahrungsbestandteile haben Funktionen wie die Aufrechterhaltung von Enzymaktivitäten, die
Regulierung des osmotischen Drucks und den Aufbau von Knochensubstanz und
Muskelmasse. Sie sind Bestandteile von körpereigenen organischen Verbindungen sowie der
Zähne und des Skeletts. Wie viele Mineralstoffe in der Nahrung enthalten sind, hängt davon
ab, wie hoch der Mineralstoffgehalt des Bodens war, auf dem die Pflanze wuchs, die direkt
oder indirekt aufgenommen wird. Zu den Mineralstoffen gehören auch die Spurenelemente.
Der einzige Unterschied liegt darin, dass sie in kleinsten Mengen im menschlichen Körper
vorhanden sind.
Ballaststoffe sind meist unverdaulich. Jedoch haben sie einige nützliche Fähigkeiten.
Beispielsweise sind sie in der Lage, Toxine und Gallensalze zu binden und somit den Körper
zu entgiften. Auch können einige in kurzkettige Fettsäuren umgewandelt werden.
Ballaststoffe kommen in Obst, Gemüse, Vollkornprodukten und Hülsenfrüchten vor.

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2. Was der Mensch auf dem Mars vorfindet
2.1. Marsatmosphäre
Die Fluchtgeschwindigkeit des Mars beträgt 5,03 km/s, das ist weniger als die Hälfte der
Fluchtgeschwindigkeit der Erde. Das ist der Grund, weshalb sich eine dichte Atmosphäre auf
dem Mars nicht halten kann und stattdessen von Sonnenwinden abgetragen wird. Die Folge
ist, dass der atmosphärische Druck auf der Oberfläche ca. 6 hPa beträgt, was weniger als ein
Prozent des Atmosphärendrucks der Erde ist.
Den Hauptbestandteil der Marsatmosphäre bildet Kohlenstoffdioxid mit 95,3
Volumenprozent. Stickstoff ist mit 2,7 % und Argon mit 1,6 % vertreten. Geringe Mengen an
Sauerstoff (0,13%) und Wasserdampf, dessen Anteil zwischen ca. 0,01 und 0,1 % schwankt,
wurden nachgewiesen. Spurengase sind unter anderen Kohlenstoffmonoxid, Krypton, Neon,
Wasserstoff und Xenon. Aufgrund ihrer geringen Dichte ist die Marsatmosphäre kaum im
Stande, die Planetenoberfläche vor Meteoriten zu schützen und die Sonnenstrahlungen zu
filtern oder zu speichern. Folglich gibt es kaum einen natürlichen Treibhauseffekt und die
Strahlenbelastung ist immens. So schwanken die Temperaturen tages- und jahreszeitlich sehr
stark. Die mittlere Temperatur beträgt –55 °C an der Oberfläche. In Äquatornähe kann die
Temperaturdifferenz von Tag und Nacht 100 Kelvin betragen (+30 °C am Tag und –70 °C in
der Nacht). Im Winter können an den Polen -140 °C herrschen. Solche extrem niedrigen
Werte führen dazu, dass sogar Kohlenstoffdioxid sublimiert und so zu Eis wird. Die Folge ist,
dass die Pole sich im Winter stark ausdehnen und die Atmosphäre, weil ihr Kohlenstoffdioxid
entzogen wird, eine geringere Dichte und somit auch einen niedrigeren Bodendruck aufweist.
Wenn im Sommer das Kohlenstoffdioxid- und Wassereis an den Polen wieder teilweise
kondensiert, bilden sich vor allem große Zirruswolken aus Wassereis. Die Marssonde
„Phoenix“ beobachtete 2008 sogar einen Niederschlag aus solchen Wolken in Form von
winzigen Eiskristallen. Wissenschaftler haben mithilfe von Aufnahmen der Marssonde „Mars
Express“ auch Wolken aus gefrorenem Kohlenstoffdioxid in Äquatornähe entdeckt. Diese 80
km hohen und bis zu 100 km breiten und langen CO 2 -Partikelansammlungen können das
Sonnenlicht bis zu 40 % filtern, was einen Temperaturabfall von 10 K zur Folge haben kann.
In Zeiten starker Sonneneinstrahlung treten zum Teil kräftige Winde mit Geschwindigkeiten
von bis zu 70 m/s auf. Der dadurch aufgewirbelte Staub kann sich über riesige Flächen

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verteilen. Solche Erscheinungen kann man auch als sogenannte „gelbe Wolken“ von der Erde
aus beobachten. Auch wurden Windhosen beobachtet, die ebenfalls Staub aufwirbeln und am
Boden dunkle Spuren hinterlassen.
Q10: Sandsturm auf dem Mars 1 Q11: Sandsturm auf dem Mars 2
Der Temperaturverlauf der Marsatmosphäre zeigt Ähnlichkeiten mit dem der Erde. In der
Troposphäre sinkt die Temperatur bis –100 °C gleichmäßig ab. In einer ungefähren Höhe von
25 km beginnt die Mesosphäre, in der die oben genannten Eiswolken existieren. In ihr bleibt
die Temperatur bis zu 100 km Höhe nahezu konstant um dann wieder anzusteigen. In der
Thermosphäre, die sich von etwa 110 bis 220 km Höhe erstreckt, steigt die Temperatur
exponentiell und erreicht Werte von bis zu 80 - 90 °C. Die dafür notwendige Energie kommt
von der Sonne, deren Strahlen fast nicht mehr gefiltert werden. Die Folge ist neben dem
Temperaturanstieg auch eine Ionisation der Hochatmosphäre. In der Exosphäre, die den
Übergang ins Weltall bildet, steigt die Temperatur nur noch schwach an.
Q12: Temperaturverlauf der Marsatmosphäre

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Die Marsatmosphäre ist aufgrund des niedrigen Bodendrucks, der sehr niedrigen
Temperaturen, der kohlenstoffdioxidhaltigen Luft, der starken Strahlenbelastung, des
geringen Schutzes vor Meteoriten, der gigantischen Staubstürme und der extremen
Schwankungen ihrer Beschaffenheit ein lebensfeindlicher Ort. Der Mensch vermag ohne
unterstützende Technik auf der Marsoberfläche so nicht existieren, wie er es auf der Erde
kann.
2.2. Eis- und Wasservorkommen
Da auf dem Mars die Temperaturen im Mittel unter dem Gefrierpunkt liegen und der
Luftdruck viel zu niedrig ist, kann flüssiges Wasser unter normalen Bedingungen an der
Oberfläche nicht existieren.
Strukturen auf der Oberfläche, wie Flussbetten und –deltas, lassen darauf schließen, dass vor
Milliarden Jahren die Marsatmosphäre wesentlich dichter war und so flüssiges Wasser
existieren konnte. Auch geben Sedimentablagerungen Hinweise auf Geysire, die
Wassermassen in mehrere tausend Meter Höhe schleuderten: Kohlenstoffdioxid verband sich
in einer Tiefe von drei- bis viertausend Metern unter enormem Druck mit den dort
existierenden Wassermassen. Wenn diese jedoch Kontakt mit der Oberfläche hatten,
beispielsweise durch Risse oder Krater in der Oberfläche, wurde das CO 2 gasförmig und
presste das Wasser mit einer enormen Wucht nach oben.
Q13: Oberflächenstrukturen auf der Marsoberfläche

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Heute sind die größten Wasservorkommen des roten Planeten an den Polkappen zu finden.
Die Sonde „Mars Express“ fand am Nordpol Krater, die Wassereis enthielten. Des weiteren
entdeckte sie am Südpol Schichten gefrorenen Wassers. Diese reichen an manchen Stellen bis
zu 3,7 km unter die Marsoberfläche und bedecken ein Gebiet das fast so groß ist wie Europa.
Das enthaltene Wasservolumen von geschätzten 1,6 Millionen Kubikkilometern würde
theoretisch ausreichen, um die gesamte Marsoberfläche mit einer 11 m tiefen flüssigen
Schicht zu überziehen. Weiterhin befindet sich an vielen Stellen des Mars Wassereis als
Permafrost nur wenige Zentimeter unter der Oberfläche. Dies beweisen auch jüngst
aufgenommene Fotos der NASA-Sonde „Mars Reconnaissance Orbiter“. Auf diesen sind fünf
Einschlagskrater zu sehen, die alle zwischen Januar und September 2008 entstanden sein
müssen und die zwischen 30 und 60 cm tief sind. Der Aufprall der Meteoriten hat das Eis
unter der Oberfläche freigelegt.
Die beiden Marsmonde Phobos und Deimos üben aufgrund ihrer kleinen Masse einen zu
geringen Gravitationseinfluss auf den Mars aus. So wird seine Achse nicht stabilisiert, wie es
bei Erdmond und -achse der Fall ist.
Darum neigt sich die Marsachse mit
einer Periode von ca. 5 Millionen
Jahren und Pole und Äquator
verschieben sich immer weiter. Das hat
zur Folge, dass im Sommer Eis an den
Polen zu schmelzen beginnt. Bedeutet
das, dass es temporär doch flüssiges
Wasser auf dem roten Planeten geben
Q14: Fließendes Wasser auf dem Mars kann? Einer Theorie amerikanischer
Astronomen zufolge könnte dies der Fall sein: Als die Sonde „Phoenix“ am 25. Mai 2008 am
Rand der nordpolaren Region des Mars landete, wurden an ihren Landebeinen Tropfen
flüssigen Wassers entdeckt. Weiterhin enthielten die entnommenen Bodenproben Perchlorate.
Die bei der Landung entstandene Hitze ließ Wassereis schmelzen und die Perchlorsalze
fungierten als Frostschutzmittel, so dass die Wassertropfen erst nach einigen Wochen
verschwanden. Bei ausreichendem Salzgehalt im Wasser ist dieses sogar noch bei minus 70°C
flüssig. Es kann also vorkommen, dass beim Abschmelzen der Pole über längere Zeit
flüssiges Wasser auf dem roten Planeten bestehen kann. Und so zeigen Fotos der Raumsonde
„Mars Global Surveyor“ im Vergleich zu älteren Bildern Veränderungen der

20
Oberflächenstrukturen. Es sind mehrere hundert Meter lange Ablagerungen aufgetaucht, die
darauf schließen lassen, dass möglicherweise dort in jüngster Vergangenheit Wasser
geflossen ist. So umgeht der Verlauf dieser Rinnen kleine Erhebungen und endet in
Verzweigungen.
Eine Grundvoraussetzung für die menschliche Existenz auf dem Mars ist gegeben. Jedoch ist
das Wasser zum größten Teil im festen Zustand und unter anderen Schichten begraben
vorhanden. Darum muss der Mensch das Eis erst zutage fördern und dann in den flüssigen
Zustand überführen, um darüber verfügen zu können.
2.3. Marsboden
Die Analyse des Marsbodens ist sehr wichtig, denn wenn auf diesem Planeten Pflanzen
gedeihen könnten, wäre eine wichtige Lebensgrundlage gegeben. Natürlich können aufgrund
der oben genannten lebensfeindlichen Bedingungen keine Pflanzen auf der Marsoberfläche
gedeihen. Dennoch ist die Bodenanalyse notwendig, da man die äußeren Faktoren künstlich,
beispielsweise mit Hilfe eines Gewächshauses, verändern könnte. Von den Pflanzen könnten
sich Menschen und auch Nutztiere ernähren.
Pflanzen brauchen Nährstoffe im Boden. Die wichtigsten sind Kalium, Phosphor und
Stickstoff. Des weiteren werden, je nach Pflanzenart im Maß variierend, Spuren von Bor,
Calcium, Eisen, Kupfer, Magnesium, Mangan, Molybdän, Schwefel und Zink benötigt.
Q15: Bodennährstoffe
Schadstoffe wie Blei, Cadmium, Chrom, Kupfer, Nickel, Quecksilber oder Zink sollten in
Böden nicht enthalten sein, da diese über die Nahrung aufgenommen werden und somit für

21
den menschlichen Körper gefährlich sind. Die chemische Zusammensetzung des Marsbodens
ist auf der gesamten Oberfläche nahezu gleich. Verschiedene Bodenproben, die bis zu 6500
km voneinander entfernt entnommen wurden, wiesen kaum Unterschiede auf. Die
Marsoberfläche ist mit einem dünnen Sand- und Staubbelag überzogen, der hauptsächlich aus
Eisenoxiden besteht. Die Rotfärbung des Planeten rührt daher. Der Boden besteht zu etwa 20
Massenprozent aus Silicium und zu 13 % aus Eisen. Auch wurden Aluminium, Calcium,
Kalium, Magnesium, Natrium, Schwefel und Titanium in kleinen Mengen nachgewiesen. Es
sind also einige, für Pflanzen notwendige Mineralstoffe gegeben, jedoch wurden die zwei
äußerst wichtigen Nährstoffe Stickstoff und Phosphor noch nicht nachgewiesen. In Hinsicht
auf die Nährstoffzufuhr ist es also nur beschränkt möglich, viele Pflanzenarten anzubauen.
Hinzu kommt, dass die Marssonde „Phoenix“ im Jahre 2008 in den Bodenproben einen hohen
Anteil von Perchloraten entdeckte. Diese von der Perchlorsäure stammenden Anionen sind
starke Oxidationsmittel, die äußerst brandfördernd und reaktionsfreudig sind. Da sie auch mit
organischen Substanzen reagieren, werden sie als lebensfeindlich eingestuft. Unklar ist
jedoch, ob die Perchlorsalze vielleicht auch nur von der Marssonde selbst stammen, da sie
auch als Treibstoff eingesetzt werden.
Sollte der Marsboden tatsächlich Perchlorate beinhalten, wäre es also praktisch unmöglich,
Pflanzen anzubauen.
Auch der pH-Wert spielt eine wichtige Rolle. Er hat einen wesentlichen Anteil an der
Nährstoffaufnahme der Pflanzen. So wird bei zu saurem Boden die Zufuhr von Magnesium,
Kalium und Bor gestört, wohingegen es bei zu alkalischem Boden zur Eisen- und
Magnesiumunterversorgung kommt. Je nach Pflanzenart variiert der benötigte pH-Wert. So
bevorzugen Kartoffeln, Himbeeren und Preiselbeeren einen sauren und Möhren und Tomaten
einen alkalischen Boden. Im allgemeinen gedeihen die meisten Pflanzen jedoch am besten bei
pH-Werten von 6 bis 7. Messungen der Marssonde „Phoenix“ ergaben, dass der Marsboden
einen pH-Wert von ca. 8,3 aufweist. Spargel, Rüben und auch grüne Bohnen könnten unter
solchen extremen alkalischen Bedingungen gedeihen.
Für die Photosynthese brauchen Pflanzen neben Sonnenlicht und Kohlenstoffdioxid auch
Wasser. Deshalb ist es unerlässlich, dass der Boden, auf dem sie wachsen, ein hohes
Wasserspeichervermögen besitzt. Lehm- und tonhaltige Böden werden dieser Eigenschaft
gerecht. Jedoch liegen keine mir bekannten Daten über die Korngröße bzw. das

22
Wasserspeichervermögen des Marsbodens vor. Weitere Missionen zum Mars sollten sich
damit beschäftigen.
Auf dem Mars Pflanzen anzubauen ist nicht möglich, wenn die gesamte Oberfläche
Perchlorsalze beinhaltet. Es könnte natürlich sein, dass man irgendwo auf dem roten Planeten
Stellen findet, wo diese nicht vorkommen, oder die Messungen der Sonde „Phoenix“ erweisen
sich wirklich als falsch. Aber selbst wenn dies der Fall wäre, wird man keine große
Artenvielfalt von Pflanzen erreichen können, da der alkalische Boden, dem es an einigen
entscheidenden Nährstoffen fehlt, nicht viel Handlungsspielraum zulässt.

23
3. Möglichkeiten der Marsbesiedelung
In den letzten Kapiteln wurde aufgeführt, was der Mensch zum Leben braucht und was davon
auf dem Mars gegeben ist. Man kommt unweigerlich zu dem Schluss, dass unter den
gegebenen Bedingungen kein Leben auf dem roten Planeten möglich ist. Jedoch ist das
Vorhandensein von Wasser eine wichtige Voraussetzung um eine lebensfreundliche
Umgebung zu schaffen. Dieser Umstand hat zu einigen Überlegungen geführt, wie es
vielleicht doch möglich wäre, den Mars zu besiedeln.
3.1. Terraforming
Terraforming (lat. Terra = Erde, engl. forming = formen) bezeichnet die Überlegung, einen
erdähnlichen Planeten so umzuformen, dass menschliches Leben auf ihm möglich ist.
Um den Mars lebensfreundlich zu gestalten ist es nötig einen Treibhauseffekt herbeizuführen.
Damit man diesen in Gang bringt, muss man den Mars anfänglich so weit erwärmen, bis das
Trockeneis der Polkappen schmilzt. Das hat zur Folge, dass die Marsatmosphäre durch das
freiwerdende Kohlenstoffdioxid dichter und noch wärmer wird. Der selbstlaufende
Treibhauseffekt setzt ein.
Es gibt verschiedene Ideen, den Mars am Anfang aufzuheizen, um den Treibhauseffekt
herbeizuführen. So könnte man theoretisch gigantische Weltraum-Spiegel so positionieren,
dass sie zusätzlich Sonnenlicht auf den Mars strahlen. Man könnte das Reflexionsvermögen
der Polkappen durch Verteilung von Ruß oder dunkel pigmentierter widerstandsfähiger
Bakterien verringern, damit Licht und Wärme absorbiert werden und das Trockeneis zu
schmelzen beginnt. Kleinstlebewesen, die unter solchen Bedingungen überleben können,
findet man zum Beispiel an den Polkappen der Erde. Des weiteren könnte man einen
Himmelskörper aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter umleiten, sodass er mit
dem roten Planeten kollidiert. Die kinetische Energie des Asteroiden würde sich dabei in
thermische Energie umwandeln, jedoch würde diese Vorgehensweise auch zu erheblichen
Zerstörungen führen. Eine andere Idee besagt, dass man einige Atombomben auf dem
Planeten detonieren lässt. Auch so käme es zu einer Aufheizung der Marsoberfläche.

24
Aufgrund der Halbwertszeit von 24360 Jahren des Isotops Plutonium 239 würde es aber sehr
lange dauern, bis sich die radioaktive Strahlung vom Mars verflüchtigt hätte. Doch die
populärste Idee ist der Versuch, einen künstlichen Treibhauseffekt auszulösen, ähnlich dem
vom Menschen erzeugten auf der Erde. Dazu müsste man Treibhausgase in die Atmosphäre
pumpen. Zu den natürlichen Treibhausgasen zählen Kohlenstoffdioxid, Methan sowie
Wasserdampf. Ersteres macht schon einen großen Teil der Marsatmosphäre aus und ist in
großen Mengen als Eis an den Polen gespeichert. Jedoch stellt es nur ein schwaches
Treibhausgas dar. Methan, welches einen vergleichsweise geringen Anteil am Treibhauseffekt
hat, wurde 2003 in Spuren auf dem Mars nachgewiesen. Wasserdampf macht bisher nur einen
kleinen Teil der Lufthülle aus, ist jedoch ein 4mal effektiveres Treibhausgasgas als CO 2 .
Weiterhin könnte man Oktafluor-Propan, das 8000mal effektiver als CO 2 ist und eine
Ozonschicht nicht zerstören würde, einsetzen. Oder es kommen Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKW), welche zwar der Entstehung einer Ozonschicht entgegenwirken würden, die jedoch
ebenfalls UV-Licht absorbieren können, und deren Grundbausteine schon auf dem Mars
existieren, zum Einsatz.
Wenn die Atmosphäre mit diesen Gasen angereichert würde, stiege neben der Temperatur
auch die Masse und somit der
Bodendruck. Ab Erreichen des
Tripelpunkts (0,01 °C und 6,11
mbar) kann flüssiges Wasser auf
der Oberfläche existieren. Dies
ist eine notwendige
Vorraussetzung für Leben.
Dieses Wasser könnte durch den
hohen Kohlenstoffdioxid-
Teildruck zu Kohlensäure
Q16: Das Phasendiagramm für Wasser werden und so aus dem
Carbonatgestein des Mars weiteres CO 2 herauslösen, was den Treibhauseffekt weiter
vorantreiben würde.
Da der Mars rund 1,52mal weiter als die Erde vom zentralen Stern entfernt ist, und so auch
entsprechend weniger Sonnenenergie ankommt, muss die Atmosphäre auch entsprechend für

25
Infrarotstrahlung undurchlässiger sein als bei uns. Ansonsten würden weiterhin
Tiefsttemperaturen auf dem Planeten herrschen.
Nun würde es zwar flüssiges Wasser und eine um ca. 60 °C erwärmte Atmosphäre geben, in
der man sich ohne Druckanzug bewegen könnte. Das Atmen wäre jedoch weiterhin
unmöglich. Deshalb ist es notwendig Sauerstoff zu produzieren. Das NASA-Projekt „Viking“
hat ergeben, dass Bodenproben des Mars unter Zugabe von Wasser oder durch Erhitzen
geringe Mengen an Sauerstoff freigeben. Auch könnte man durch die Bepflanzung des
Planeten Photosynthese betreiben. Erforderlich ist dafür, dass mindestens ein CO 2 -Teildruck
von 0,25 mbar vorhanden ist, da im allgemeinen gilt, dass die Photosyntheseleistung von
Pflanzen unter diesem Wert deutlich abnimmt. Da die zu erwartende Konzentration an
Kohlenstoffdioxid sehr viel höher sein wird, ist die Obergrenze weit wichtiger, weil sich
einige Pflanzen bei zu hohen Kohlenstoffdioxidkonzentrationen nicht mehr wohl fühlen,
wohingegen manche Algen in reinem CO 2 am besten gedeihen. Die Mitochondrien der
Pflanzen benötigen auch Sauerstoff zur Atmung, jedoch reicht bereits ein Druck von 1 mbar
dafür aus. Die Photosyntheseleistung nimmt generell mit der sinkenden
Sauerstoffkonzentration bis zu einem Wert von 20 mbar zu. Zur Stickstofffixierung werden
nur Partialdrücke von 1 bis zu 10 mbar benötigt. Licht ist ebenfalls unverzichtbar. Der Mars
bekommt aufgrund seiner Entfernung zur Sonne nur 43 % des Lichts, das auf der Erde
ankommt, was jedoch immer noch ausreichend für die Photosynthese wäre. Es müssten auch
Organismen vorhanden sein, die den Boden auflockern und mit Nährstoffen versorgen. Aus
dem Kapitel zum Marsboden ist hervorgegangen, dass aufgrund des alkalischen Milieus und
der enthaltenen Stoffe nur wenige Pflanzen auf dem Mars gedeihen können. Sollte es gelingen
unter all diesen Bedingungen Sauerstoff zu produzieren, würde sich auch unter der
Einwirkung der UV-Strahlen eine Ozonschicht bilden (Vergleich Kapitel 1.1). Neben
Sauerstoff muss Atemluft auch noch ein ungiftiges, nicht brennbares, träges Puffergas
beinhalten. Auf der Erde ist dies Stickstoff, auch wären Helium, Neon, Argon, Krypton und
Xenon geeignet. Jedoch sind die Vorkommen dieser Halogene auf dem Mars so gering, dass
sie als Puffer nicht in Betracht kommen. Man ist also wieder auf Stickstoff angewiesen,
welcher jedoch nur 2,7 % der momentanen Atmosphäre ausmacht. Es bleibt also nur die
Hoffnung, dass im Boden Stickstoff als Nitrat oder Nitrit gespeichert ist. Das Argument, Mars
und Erde seien aus den gleichen Elementen entstanden und es müsse deshalb N 2 auf dem
roten Planeten vorhanden sein, wurde bisher nicht durch entsprechende Funde bestätigt.

26
So fantastisch die Idee des Terraformings auch ist, gibt es einige problematische
Sachverhalte: So könnte der Mars aufgrund seiner geringen Gravitationskraft eine
Atmosphäre auf Dauer nicht halten. Sie müsste also immer wieder erneuert werden. Auch
sind der Mars und die Prozesse, die herbeigeführt werden sollen, noch viel zu unerforscht, um
stichhaltige Aussagen zu treffen und Pläne zu entwerden. Der Aufwand für den Transport der
benötigten Technik wäre enorm. Des weiteren würde die Umwandlung des Planeten mehrere
tausend Jahre dauern, und nicht nur eine Amtsperiode. Das wirft die Frage auf, wer in unserer
gewinnorientierten Gesellschaft ein solches Projekt, dessen technischer, energetischer und
finanzieller Aufwand gigantisch ist, ankurbeln sollte, wenn dabei kein Profit zu erzielen ist.
3.2. Paraterraforming
Da Zeit und Aufwand für ein komplettes Terraforming jeden Rahmen sprengen würden, gibt
es die Idee des Paraterraformings. Statt einen ganzen Planeten umzuformen, könnte man
hermetisch abgeschlossene Biotope auf dem Mars verteilen. In diesen würden
lebensfreundliche Bedingungen künstlich erzeugt und es wäre genug Platz für Wälder, Bäche,
Felder und Siedlungen, in denen mehrere tausend Menschen leben könnten. Diese könnten
Rohstoffe abbauen, die Kolonien als Stützpunkte für ein vollständiges Terraforming des Mars
nutzen, oder auch Weltraumtourismus betreiben.
Aufgrund des enormen Druckunterschiedes, des nichtvorhandenen Schutzes vor Meteoriten
und der immerwiederkehrenden Staubstürme müsste die Konstruktion der Außenhülle eines
solchen Lebensorts sehr stabil und aerodynamisch, beispielsweise wie eine Kuppel, sein. Des
weiteren sollte das Material, aus dem diese besteht, resistent gegen Verwitterung durch
beispielsweise extreme Temperaturschwankungen sein. Die Habitate sollten im Schutze von
natürlichen Oberflächenstrukturen des Mars, wie Bergen oder Tälern, stehen. Sie könnten
auch unterirdisch angelegt sein. Die geringe Schwerkraft des Mars bietet die Möglichkeit,
Gebäude und Konstruktionen höher als auf der Erde zu errichten.
Im Inneren eines solchen geschlossenen Systems müsste als erstes ein Druckausgleich
stattfinden. Das bedeutet, es muss für eine künstliche Atmosphäre gesorgt werden, damit ein
Mindestdruck von 500 hPa herrscht. Die Luft sollte gut für die Photosynthese und die

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biologische Atmung geeignet sein. (Siehe Kapitel 3.1.) Wenn genügend Pflanzen im Inneren
existieren, könnte die Atmosphäre sich durch Photosynthese immer wieder erneuern.
Um Heizenergie zu sparen, könnte man die Kuppel aus einem Material bauen, durch welches
kurzwelliges Licht der Sonne eindringt und das für langwellige Wärmestrahlung
undurchlässig ist. Das ist das Prinzip eines Gewächshauses auf der Erde. Auch die in der
künstlichen Atmosphäre enthaltenen Treibhausgase, sowie das flüssige Wasser, welches ein
guter Klimastabilisator ist, würden zur Erwärmung beitragen. Das ganze Habitat müsste
wärmeisoliert sein, damit so wenig thermische Energie wie möglich nach außen verloren geht.
Kleinere Korrekturen bzw. Beeinflussungen des Klimas müssten von Menschenhand getätigt
werden. Da die Kolonien überschaubar groß und somit gut für Berechnungen geeignet wären,
beispielsweise wie viel Heizgas benötigt wird, damit die Temperaturen um 5 Kelvin steigen,
wäre das realisierbar.
Jedoch müsste man auch für den Strahlenschutz sorgen. Um den Einfall von Röntgen-, Radiound
UV-Strahlung vorzubeugen, ist es notwendig eine Ionosphäre sowie eine Ozonschicht zu
schaffen. Diese könnten abgetrennt vom eigentlichen Lebensraum existieren. Ob das jedoch
technisch realisierbar ist, ist fraglich. In dem Falle wäre es besser, überhaupt keine Strahlung
von außen eindringen zu lassen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt wäre die Stromerzeugung. Von ihr hängt das gesamte System
ab. Die NASA schlug im Jahre 2001 vor, ein System aus Wind- und Solarenergieerzeugung
zu nutzen. Während riesige Staubstürme den Himmel verdunkelten, könnte die Windenergie
genutzt werden. Ansonsten müsste die Sonnenenergie für die Stromversorgung ausreichen.

28
4. Schlussgedanken
Kommen wir zurück zur Kernfrage dieser Arbeit. Sind die Bedingungen für die menschliche
Existenz auf dem Mars gegeben? Es hat sich gezeigt, dass der rote Planet unter seinen
heutigen natürlichen Eigenschaften nicht bewohnbar ist. Seine Atmosphäre ist zu dünn um für
einen Treibhauseffekt, einen Mindestdruck von 500 hPa und einen ausreichenden
Strahlenschutz zu sorgen. So liegen die Oberflächentemperaturen im Mittel bei - 55 °C, die
Temperaturschwankungen sind extrem und flüssiges Wasser kann auf dem Mars nicht oder
nur mit sehr hohem Salzgehalt existieren. Auch ob der Boden für landwirtschaftliche Zwecke
als genutzt werden kann, ist fraglich.
Doch der Mars besitzt Wassereisvorkommen und riesige Mengen an Kohlenstoffdioxid,
einem Treibhausgas, welches in Carbonatgesteinen und als Trockeneis gespeichert ist. Das
sind, nach Meinung einiger Wissenschaftler, gute Voraussetzungen, den Mars so
umzuformen, dass Leben auf ihm mit nur wenig, oder gar ohne technische Hilfe existieren
kann. Darum muss man nun prüfen, wie realistisch es wäre, den roten Planeten einem Terraoder
auch Paraterraforming zu unterziehen. Dazu ist es nötig, weitere Sonden zum Mars zu
schicken. Inhalt dieser Missionen sollten unter anderem die Erforschung des Bodenmaterials,
die Suche nach weiteren Wasservorkommen, Rohstoffen, sowie natürliche Ressourcen zur
Stromerzeugung sein. Auch müssen die Effekte, die bei einem solchen Wandel zum Tragen
kämen, wie der Treibhauseffekt und die Photosynthese unter marsianischen Bedingungen,
weiter erforscht werden, damit fundierte Aussagen und Berechnungen angestellt werden
können. Damit die Umformungsabläufe auf dem Mars optimiert oder überhaupt erst möglich
werden, müssen auch in der Technik erhebliche Fortschritte erzielt werden. Doch das
wichtigste ist, dass die Menschheit lernt, mit dem momentan einzigen bewohnbaren Planeten,
der Erde, so umzugehen, dass er auch auf Dauer lebensfreundlich bleibt. Erst dann hat sie
meiner Meinung nach das Recht, andere Planeten dauerhaft zu bevölkern und das Potential,
diese nicht zu zerstören. Um eine Marsbesiedelung ernsthaft in Betracht zu ziehen, ist es noch
zu früh, doch es könnte in Zukunft möglich sein.
Julian Duschek, 18.2.2010

29
Glossar
Bodendruck
atmosphärischer Druck; der Druck, den die Gassäule der
Atmosphäre auf eine gegebene Fläche ausübt
Druck Einheiten:
[p] = 1 N/m² = 1 Pa = 1 . 10 -2 hPa
[p] = 1 bar = 1 . 10 3 mbar = 1 . 10 5 Pa = 1 . 10 3 hPa
Partialdruck
Gasteildruck; der Gesamtdruck, den ein Bestandteil eines
Gasgemisches ausüben würde, wenn dieses das ganze Volumen
alleine ausfüllen würde
habitable Zone
Bereich um einen Stern, in dem aufgrund der Temperaturen
flüssiges Wasser, eine Lebensgrundlage, existieren kann
UVC-Strahlung
Ultraviolettstrahlung mit der Wellenlänge 320 – 400 nm
UVB- Strahlung
Ultraviolettstrahlung mit der Wellenlänge 280 – 320 nm
UVA-Strahlung
Ultraviolettstrahlung mit der Wellenlänge 100 – 280 nm
Photonen
„Lichtteilchen“; elektromagnetische Strahlung besteht aus
Photonen, sie haben Welleneigenschaften
Korrosionsvorgänge
Veränderung bzw. Beeinträchtigung eines Werkstoffes durch
Reaktion mit der Umwelt
Oxidation
chemische Reaktion, bei der ein Stoff Elektronen abgibt
(Gegenteil: Reduktion, Elektronenaufnahme)
Hydrophil
griech. wasserliebend; hydrophiler Stoff = wasserlöslicher Stoff

30
Skorbut
Vitaminmangelerkrankung, Symptome sind Müdigkeit, Fieber,
Zahnfleischbluten, Muskelschwund, Durchfall, Fäule u.a.
Beriberi
Vitaminmangelerkrankung, Symptome sind Störung von Herz,
Muskeln, Nerven, Kreislauf sowie Müdigkeit und Lethargie
osmotischer Druck
Osmose = physikalischer Vorgang, bei dem die Diffusion durch
eine halb durchlässige Membran erfolgt; Druck treibt den Fluss
von gelösten Teilchen voran
Fluchtgeschwindigkeit
Geschwindigkeit, die benötigt wird, um das Gravitationsfeld
eines Himmelskörpers (Planeten) zu verlassen. Die kinetische
Energie muss dabei größer oder gleich der potentiellen Energie
sein
Sonnenwind
von der Sonne stammender Strom geladener Teilchen
Zirruswolke
Eiswolke in großer Höhe
Periode
Periodizität; zeitliches oder auch räumliches Intervall eines sich
widerholenden Vorgangs
Tripelpunkt
Punkt an dem alle drei Aggregatszustände (fest, flüssig und
gasförmig) eines Elements oder einer Verbindung aufgrund von
Druck und Temperatur miteinander im Gleichgewicht existieren
NASA
National Aeronautics and Space Administration, amerikanische
Weltraumbehörde
Habitat
Wohnstätte
WHO
World Health Organization, Weltgesundheitsorganisation
H 2 O
chemisches Zeichen für Wasser

31
CO 2
chemisches Zeichen für Kohlenstoffdioxid
N 2
chemisches Zeichen für Stickstoff
O 2
chemisches Zeichen für Sauerstoff
O 3
chemisches Zeichen für Ozon

32
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Bilder, Tabellen und Diagramme
Q1: Die habitable Zone der Sonne
http://media4.obspm.fr/exoplanets/pages_vie/images/figures/zone_habitable.gif
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Q2: Der Temperaturverlauf der Erdatmosphäre
http://www.espere.net/Germany/schooljpggif/tempprofile.jpg [Abrufdatum: 18.11.2009].
Q3: Das Spektrum elektromagnetischer Wellen
http://www.greier-greiner.at/hc/imgs/img_theo/spektrum_uebersicht.gif
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Q4: Hauptbestandteile trockener Luft in Meereshöhe
http://de.wikipedia.org/wiki/Partialdruck [Abrufdatum: 15.11.2009].

35
Q5: Der Stickstoffkreislauf
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Q6: Liste der natürlichen Treibhausgase der Erde
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reibhausgase_natuerlich_465.gif
Q7: Der Treibhauseffekt
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19.11.2009].
Q8: Die Grenzen der Bewohnbarkeit für Pflanzen und Lebewesen nach Mckay
http://de.wikipedia.org/wiki/Terraforming#Die_Grenzen_der_Bewohnbarkeit
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Q9: Haushaltswasserverbrauch der Länder
http://www.bmu.de/files/bilder/allgemein/image/jpeg/wasserverbrauch_kl.jpg
[Abrufdatum:20.11.2009].
Q11: Sandsturm auf dem Mars 2
http://www.sternwarte-hoefingen.de/raumfahrt/icon/marsimvisiersandsturm.jpg
[Abrufdatum:17.01.2010].
Q10: Sandsturm auf dem Mars 1
http://www.sternwarte-hoefingen.de/raumfahrt/icon/marsimvisiersandsturm.jpg
[Abrufdatum:17.01.2010].
Q12: Temperaturverlauf der Marsatmosphäre
Q13: Oberflächenstrukturen auf der Marsoberfläche
Zimmermann, Helmut. Weigert, Alfred. Lexikon der Astronomie. 8. Aufl. Heidelberg;
Berlin. Spektrum Akademischer Verlag GmbH. 1999.
Q14: Fließendes Wasser auf dem Mars
http://www.heise.de/imgs/18/1/2/1/3/5/0/dc467bd85c047b4c.jpg [Abrufdatum:28.02.2010].
Q15: Bodennährstoffe
http://www.topfit24.de/images/bodmin.gif [Abrufdatum:04.02.2010].
Q16: Das Phasendiagramm für Wasser
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Phasendiagramm_Wasser.png
[Abrufdatum:19.02.2010].

36
Erklärung
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbstständig und ohne fremde Hilfe verfasst
und keine anderen Hilfsmittel als angegeben verwendet habe. Insbesondere versichere ich, dass
ich alle wörtlichen und sinngemäßen Übernahmen aus anderen Werken als solche kenntlich
gemacht habe.